(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の金属製フレーム本体の内部に、該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造であって、
前記フレーム本体は、外部から曲げ荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し該第１面部と該第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有して断面略矩形状に形成され、
前記樹脂体は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接着結合される基部と、該基部から前記第３面部に略沿って第２面部側に延び、先端が前記第３面部の第２面部側に合致して当接される脚部とを備えた２つの本体部を有し、該２つの本体部が、前記フレーム本体内部の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設されていると共に、該２つの本体部の脚部のフレーム本体内方側の辺部が、第１面部側から第２面部に向かうに従って離反するように設けられ、
前記フレーム本体は、底面部と該底面部から略垂直方向に延びる両側の側面部と該両側の側面部から外側に延びる両側のフランジ部とを備えた断面ハット状にそれぞれ形成された第１の板状部材及び第２の板状部材からなり、前記第１の板状部材のフランジ部と前記第２の板状部材のフランジ部とを互いに重ね合わせて接合することにより断面略矩形状に形成され、
前記第１面部が前記第１の板状部材の底面部からなり、前記第２面部が前記第２の板状部材の底面部からなり、前記第３面部が前記第１の板状部材の側面部及び第２の板状部材の側面部からなり、
前記２つの本体部の脚部は、前記第２の板状部材の両側の側面部にそれぞれ当接されている、
ことを特徴とする樹脂体を内蔵したフレーム構造。
【請求項２】
前記本体部は、前記第３面部側における第１面部と第２面部との間の略中央部に凹状に窪む凹部が設けられ、該本体部と第３面部との間に空隙部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂体を内蔵したフレーム構造。
【請求項３】
前記樹脂体は、前記２つの本体部を連結するとともに前記２つの本体部と一体的に成形される連結部をさらに備え、該連結部は、前記フレーム本体の第１面部と離間した状態で前記フレーム本体の第１面部寄りに配設されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂体を内蔵したフレーム構造。
【請求項４】
前記２つの本体部は、互いに離間して別体で形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂体を内蔵したフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状の金属製フレーム本体の内部に、該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両における車体の一部を構成するサイドピラーやサイドシルなどの車両用フレームは一般に、金属製の板状素材を閉断面状に形成した閉断面構造として構成されている。また、車両用フレームとしては、強度及び剛性を確保するため、閉断面構造の内部に補強部材を取り付けて補強するようにしたものも知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、閉断面構造を有するピラー内に金属製の補強部材を配置して補強するようにしたものが開示されている。また、例えば特許文献２には、ピラーなどの中空構造物の中空部に樹脂製の補強部材を配設したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７９９０４号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載のものは、金属製の補強部材を配置することにより重量の増加を招くこととなる。また、前記特許文献２に記載のものは、前記特許文献１に記載のものに比べて樹脂製の補強部材を用いることで重量の増加を抑制することができるが、更なる軽量化が求められている。
【０００６】
一方、サイドピラーやサイドシルなどの車体側面部に配設される車両用フレームについては、側突時に曲げ荷重を受けるので、乗員を保護するために外部からの荷重に対して高い曲げ剛性が求められている。従って、車両用フレームでは、金属製のフレーム本体に該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造において、如何に軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させるかが重要な課題となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができる樹脂体を内蔵したフレーム構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本願の請求項１に係る発明は、管状の金属製フレーム本体の内部に、該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造であって、前記フレーム本体は、外部から曲げ荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部と、引張方向の力が作用する第２面部と、該フレーム本体の第１面部と第２面部との間に位置し該第１面部と該第２面部との間でそれぞれ角部を形成する両側の第３面部とを有して断面略矩形状に形成され、前記樹脂体は、前記フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接着結合される基部と、該基部から前記第３面部に略沿って第２面部側に延び、先端が前記第３面部の第２面部側に合致して当接される脚部とを備えた２つの本体部を有し、該２つの本体部が、前記フレーム本体内部の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設されていると共に、該２つの本体部の脚部のフレーム本体内方側の辺部が、第１面部側から第２面部に向かうに従って離反するように設けられ、前記フレーム本体は、底面部と該底面部から略垂直方向に延びる両側の側面部と該両側の側面部から外側に延びる両側のフランジ部とを備えた断面ハット状にそれぞれ形成された第１の板状部材及び第２の板状部材からなり、前記第１の板状部材のフランジ部と前記第２の板状部材のフランジ部とを互いに重ね合わせて接合することにより断面略矩形状に形成され、前記第１面部が前記第１の板状部材の底面部からなり、前記第２面部が前記第２の板状部材の底面部からなり、前記第３面部が前記第１の板状部材の側面部及び第２の板状部材の側面部からなり、 前記２つの本体部の脚部は、前記第２の板状部材の両側の側面部にそれぞれ当接されている、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記本体部は、前記第３面部側における第１面部と第２面部との間の略中央部に凹状に窪む凹部が設けられ、該本体部と第３面部との間に空隙部が形成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記樹脂体は、前記２つの本体部を連結するとともに前記２つの本体部と一体的に成形される連結部をさらに備え、該連結部は、前記フレーム本体の第１面部と離間した状態で前記フレーム本体の第１面部寄りに配設されている、ことを特徴とする。
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記２つの本体部は、互いに離間して別体で形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願の請求項１に係る樹脂体を内蔵したフレーム構造によれば、樹脂体は、フレーム本体の第１面部と第３面部との間に形成される角部に合致して該角部内面に接着結合される基部と、該基部から第３面部に略沿って第２面部側に延び、先端が第３面部の第２面部側に合致して当接される脚部とを備えた２つの本体部を有することにより、外部から曲げ荷重が作用した時に第１面部に入力される荷重が該角部を通じて第３面部に伝達される際に、樹脂体にも伝達して該荷重を分散させることができるので、フレーム本体の曲げ剛性を高めることができる。
【００１２】
また、外部から曲げ荷重が作用した時にフレーム本体の第１面部の内方側への変形及び該変形に伴って生じる第３面部の面外変形の起点となり得る前記角部を樹脂体によって補強することができるので、フレーム本体の第１面部の内方側への変形及び該変形に伴って生じる第３面部の面外変形を抑制することができ、フレーム本体の曲げ剛性を高めることができる。
【００１３】
更に、第３面部の第２面部側に合致して当接される脚部を備えた２つの本体部が、フレーム本体内部の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設されていると共に、２つの本体部の脚部のフレーム本体内方側の辺部が、第１面部側から第２面部に向かうに従って離反するように設けられていることにより、樹脂体に伝達された荷重を第３面部の第２面部側に伝達して第２面部を第３面部側に引っ張ることができるので、第２面部がフレーム本体の内方側へ変位することを抑制することができ、フレーム本体の曲げ剛性を高めることができる。
特に、フレーム本体は、底面部と側面部とフランジ部とを備えた断面ハット状にそれぞれ形成された第１及び第２の板状部材のフランジ部を互いに重ね合わせて接合することにより断面略矩形状に形成され、第１面部が第１の板状部材の底面部からなり、第２面部が第２の板状部材の底面部からなり、第３面部が第１の板状部材の側面部及び第２の板状部材の側面部からなり、２つの本体部の脚部は、第２の板状部材の両側の側面部にそれぞれ当接されていることにより、樹脂体に伝達された荷重を第２の板状部材の側面部に伝達して第２の板状部材の底面部を第２の板状部材の側面部側に引っ張ることができるので、第２の板状部材の底面部がフレーム本体の内方側へ変位することを抑制することができ、フレーム本体の曲げ剛性を高めることができる。
【００１４】
加えて、樹脂体は、２つの本体部の脚部のフレーム本体内方側の辺部が、第１面部側から第２面部に向かうに従って離反するように設けられていることにより、フレーム本体の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分を肉抜きして軽量化を図ることができるので、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができる。
【００１５】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、本体部は、第３面部側における第１面部と第２面部との間の略中央部に凹状に窪む凹部が設けられ、本体部と第３面部との間に空隙部が形成されていることにより、フレーム本体の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分を肉抜きして更なる軽量化を図ることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００１６】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、樹脂体は、２つの本体部を連結するとともに２つの本体部と一体的に成形される連結部をさらに備え、該連結部は、フレーム本体の第１面部と離間した状態でフレーム本体の第１面部寄りに配設されていることにより、外部から曲げ荷重が作用する時に２つの本体部がフレーム本体の内方側に倒れることを抑制することができ、フレーム本体の曲げ剛性を更に向上させることができる。また、樹脂体は、２つの本体部と連結部とが一体的に成形されることにより、樹脂体の成形やフレーム本体内への取付作業を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、２つの本体部は、互いに離間して別体で形成されていることにより、２つの本体部を連結するとともに２つの本体部と一体的に成形される連結部を備えている場合に比して軽量化を図ることができ、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示すフレーム構造の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿ったフレーム構造の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図である。
【図５】図４に示すフレーム構造の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図６】図４におけるＹ６−Ｙ６線に沿ったフレーム構造の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図である。
【図８】図７に示すフレーム構造をＹ８−Ｙ８線に沿った断面で切断した図である。
【図９】図７におけるＹ９−Ｙ９線に沿ったフレーム構造の断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るフレーム構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るフレーム構造を示す断面図である。
【図１２】フレーム本体の曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図である。
【図１３】フレーム本体の曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図である。
【図１４】図１３におけるフレーム本体の屈曲部の断面図である。
【図１５】圧子の下降ストロークと荷重に対する反力との関係、及び圧子の下降ストロークとエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。
【図１６】フレーム本体に内蔵した樹脂体についてトポロジ最適化を行うための解析モデルを説明するための説明図である。
【図１７】トポロジ最適化により得られた樹脂体の最適形状を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に示す樹脂体が最適形状である理由を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１９】
本願発明者等は、断面矩形の管状の金属製フレーム本体に該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造において、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができるフレーム構造の開発にあたり、先ず、断面矩形の管状のフレーム本体に外部から曲げ荷重を入力して曲げ変形する際の変形挙動についてシミュレーション解析を行った。
【００２０】
図１２は、フレーム本体の曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図であり、図１３は、フレーム本体の曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図、図１４は、図１３におけるフレーム本体の屈曲部の断面図である。なお、図１３では、フレーム本体の各部の変形量の大小を色の濃淡で表し、変形量が大きいほど濃い色で表し、図１３及び図１４では、フレーム本体の曲げ変形の進行状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に表しており、後述する図１５に示す圧子の下降ストロークがＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の場合を順に示している。
【００２１】
このシミュレーションでは、金属製フレーム本体２００として、上面部２００ａと、下面部２００ｂと、上面部２００ａと下面部２００ｂとの間に位置し上面部２００ａと下面部２００ｂとの間でそれぞれ角部２００ｄ、２００ｅを形成する側面部２００ｃ、すなわち図１３及び図１４において上面部２００ａの右側端部と下面部２００ｂの右側端部との間の右側面部２００ｃ及び上面部２００ａの左側端部と下面部２００ｂの左側端部との間の左側面部２００ｃとを有し、断面矩形の閉断面状に形成したモデルを用いて、シミュレーション解析した。
【００２２】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、所定長さＸ１を有するフレーム本体２００を、この長さＸ１より短い所定距離Ｘ２だけ離間させた２つの固定点２０１で支持させ、２つの固定点２０１の中間位置に対応するフレーム本体２００の上面部２００ａの長手方向における中央部Ｐ１に上方から圧子２０２を一定速度で下降させ、圧子２０２を介して、車両衝突時に外部から入力される荷重を模擬した荷重Ｆをフレーム本体２００に作用させ、フレーム本体２００の曲げ変形挙動を調べた。
【００２３】
フレーム本体２００に外部から曲げ荷重Ｆが作用する場合、図１２（ｂ）に示すように、フレーム本体２００は下側に凸状に湾曲して変形し、上面部２００ａでは長手方向両端から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、下面部２００ｂでは長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。また、側面部２００ｃには、中立軸２１０より上面部２００ａ側では圧縮応力が生じ、中立軸２１０より下面部２００ｂ側では引張応力が生じることとなる。
【００２４】
図１５は、圧子の下降ストロークと荷重に対する反力との関係、及び圧子の下降ストロークとエネルギー吸収量との関係を示すグラフであり、図１５では、圧子２０２がフレーム本体２００の上面部２００ａに接触した位置からの下降ストロークを横軸にとり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’を左側縦軸にとって表示し、エネルギー吸収量ＥＡを右側縦軸にとって表示している。エネルギー吸収量ＥＡは、フレーム本体２００が曲げ変形することにより吸収できるエネルギーであり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’と圧子２０２の下降ストロークとの積で表されるものである。
【００２５】
図１３及び図１４の（ａ）に示すように、圧子２０２が上面部２００ａに接触した位置である圧子の下降ストロークがＳ０である場合、フレーム本体２００において、角部２００ｄの頂点Ｐ２は角部２００ｅの頂点Ｐ３の略垂直方向上方側に位置している。なお、これら頂点Ｐ２、Ｐ３は、フレーム本体２００が曲げ変形する際の屈曲部、すなわち中央部Ｐ１を有する断面における角部２００ｄ、２００ｅの頂点を表している。
【００２６】
この状態から圧子２０２を下方へ移動してフレーム本体２００に荷重Ｆを付加すると、圧子２００の下降ストロークが大きくなるにつれて荷重Ｆに対する反力Ｆ’が大きくなり、フレーム本体２００が下側に凸状に湾曲して変形され、フレーム本体２００は、上面部２００ａで圧縮方向の力が作用し、下面部２００ｂで引張方向の力が作用し、荷重Ｆが付加される中央部Ｐ１から曲げ変形される。
【００２７】
圧子２０２の下降ストロークがＳ１の場合に荷重Ｆに対する反力Ｆ’が最大となり、図１３及び図１４の（ｂ）に示すように、フレーム本体２００は下側に凸状に湾曲して変形されるとともに閉断面状に形成されるフレーム本体２００の内方側へ変形され、この変形に伴って上面部２００ａに隣接する側面部２００ｃが断面方向における外方側に膨らんで面外変形を生じ、角部２００ｅの頂点Ｐ３に対して角部２００ｄの頂点Ｐ２が略垂直方向から外方側に傾斜し、図１３における変形箇所αで示すように、角部２００ｄに変形量の大きい部分が生じる。また、この変形に伴って下面部２００ｂがフレーム本体２００の内方側に変位している。
【００２８】
さらに圧子２０２の下降ストロークが大きくなると、圧子２０２の下降ストロークに伴って荷重Ｆに対する反力Ｆ’が小さくなり、図１３及び図１４の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、フレーム本体２００はさらに曲げ変形され、上面部２００ａがフレーム本体２００の内方側へさらに変形され、この変形に伴って側面部２００ｃが断面方向における外方側へさらに膨らんで面外変形を生じるとともに、下面部２００ｄがフレーム本体２００の内方側へさらに変位し、フレーム本体２００が曲げ変形され座屈している。
【００２９】
このシミュレーション解析結果から、断面矩形の閉断面状に形成したフレーム本体に外部から曲げ荷重が作用して曲げ変形される場合、先ず、圧縮方向の力が作用する上面部が荷重の入力方向に沿ってフレーム本体の内方側へ変形し、この変形に伴って該上面部に隣接する側面部がフレーム本体の外方側に膨らんで面外変形を生じるとともに、引張方向の力が作用する下面部がフレーム本体の内方側へ変位し、フレーム本体が曲げ変形されて座屈することが分かった。
【００３０】
なお、前述したシミュレーション解析に加えて、断面矩形の閉断面状に形成した実際の車両用フレームについても同様に、フレーム本体に外部から曲げ荷重を入力して曲げ変形する際の変形挙動を調べる実験を行ったが、かかる実験においても、前述したシミュレーション解析結果と略同様の結果が得られた。
【００３１】
また、本願発明者等は、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができるフレーム構造の開発にあたり、管状の金属製フレーム本体に該フレーム本体を補強するための樹脂体を内蔵したフレーム構造にトポロジ最適化手法を適用し、樹脂体の最適形状について解析を行った。
【００３２】
図１６は、フレーム本体に内蔵した樹脂体についてトポロジ最適化を行うための解析モデルを説明するための説明図である。この解析では、図１６に示すように、フレーム構造３００として、断面ハット状に形成された２枚の金属製の板状部材３１１、３１２のフランジ部３１１ｃ、３１２ｃを互いに重ね合わせて閉断面状に形成した金属製のフレーム本体３１０内に、発泡性接着剤３１５（図１７参照）を介して樹脂体３２０を充填させたモデルを用い、図１２（ａ）に示すように、フレーム本体３１０の両端部近傍を支持した状態でフレーム本体３１０の長手方向における中央部に荷重Ｆを作用させた場合について解析した。
【００３３】
図１７は、トポロジ最適化により得られた樹脂体の最適形状を説明するための断面図であり、フレーム本体の長手方向における中央部の断面を示している。底面部３１１ａ、３１２ａと側面部３１１ｂ、３１２ｂとフランジ部３１１ｃ、３１２ｃとを備えて断面ハット状に形成された２枚の金属製の板状部材３１１、３１２のフランジ部３１１ｃ、３１２ｃを互いに重ね合わせて断面矩形の閉断面状に形成した金属製のフレーム本体３１０に、発泡性接着剤３１５を介して樹脂体３２０を内蔵させたフレーム構造３００のモデルを用いてトポロジ最適化により樹脂体の最適形状を解析すると、図１７に示すような形状が得られた。このトポロジ最適化では、所定の曲げ剛性を制約条件として、フレーム本体３１０の曲げ剛性の向上に寄与しない部分を順次肉抜きして樹脂体の最適形状を解析した。
【００３４】
フレーム本体３００に外部から曲げ荷重Ｆが作用すると、前述したように、第１の板状部材３１１の底面部３１１ａで圧縮方向の力が作用し、第２の板状部材３１２の底面部３１２ａで引張方向の力が作用し、第１の板状部材３１１の側面部３１１ｂと第２の板状部材３１２の側面部３１２ｂとは中立軸より第１の板状部材３１１の底面部３１１ａ側では圧縮方向の力が作用し、中立軸より第２の板状部材３１２の底面部３１２ａ側では引張応力が生じることとなる。
【００３５】
なお、以下では、適宜、第１の板状部材３１１の底面部３１１ａを第１面部３１１ａとして表し、第２の板状部材３１２の底面部３１２ａを第２面部３１２ａとして表し、第１の板状部材３１１の側面部３１１ｂと第２の板状部材３１２の側面部３１２ｂとを第３面部３１１ｂ、３１２ｂとして表す。
【００３６】
図１７に示す樹脂体３２０は、フレーム本体３００の両側の第３面部３１１ｂ、３１２ｂにそれぞれ略沿ってフレーム本体３１０の第１面部３１１ａから第２面部３１２ａに向かって延びる２つの本体部３２１を備えており、２つの本体部３２１が、離間した状態でフレーム本体１０の内部の両側の第３面部３１１ｂ、３１２ｂ寄りにそれぞれ配設され、２つの本体部３２１の間に空間部３２５が形成されている。
【００３７】
これら２つの本体部３２１はそれぞれ、発泡性接着剤３１５を介してフレーム本体１０に接着結合され、フレーム本体３１０の第１面部３１１ａと第３面部３１１ｂ、３１２ｂとの間に形成される角部３１０ａに合致して該角部３１０ａ内面に接着結合される基部３２１ａと、基部３２１ａから第３面部３１１ｂ、３１２ｂに略沿って第２面部３１２ａ側に延び、先端が第２面部３１２ａと第３面部３１１ｂ、３１２ｂとの間に形成される角部３１０ｂにおける第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に合致して当接される脚部３２１ｂとを備えている。
【００３８】
本体部３２１はまた、該本体部３２１の脚部３２１ｂのフレーム本体３１０内方側の辺部３２１ｃが第１面部３１１ａ側から第２面部３１２ａ側に向かう従って第３面部３１１ｂ、３１２ｂ側に略傾斜するように形成され、２つの本体部３２１の脚部３２１ｂのフレーム本体３１０内方側の辺部３２１ｃが、第１面部３１１ａ側から第２面部３１２ａに向かうに従って離反するように設けられ、断面ハの字状に形成されている。
【００３９】
一方、本体部３２１における第３面部３１１ｂ、３１２ｂ側は、第１面部３１１ａと第２面部３１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部３２１ｄが設けられ、本体部３２１と第３面部３１１ｂ、３１２ｂ、具体的には第１の板状部材３１１の側面部３１１ｂとの間に空隙部３２２が形成されている。
【００４０】
この解析から、図１７に示す樹脂体の形状がトポロジ最適化によって最適形状として得られたが、これについては、以下の理由が考えられる。
【００４１】
図１８は、図１７に示す樹脂体が最適形状である理由を説明するための図であり、図１７に示すフレーム構造の左側部分を模式的に示している。図１８に示すように、外部から曲げ荷重Ｆが作用した時に第１面部３１１ａに入力された荷重は、フレーム本体３１０の角部３１０ａを通じて、矢印Ｒ１で示すように第３面部３１１ｂ、３１２ｂに伝達されることとなるが、角部３１０ａ内面に発泡性接着剤３１５を介して本体部３２１が接着結合されることにより、矢印Ｒ２で示すように樹脂体３２０にも伝達して該荷重を分散させ、フレーム本体３１０の曲げ剛性を効果的に高めていると考えられる。
【００４２】
また、フレーム本体３１０に外部から曲げ荷重Ｆが作用した時に、フレーム本体３１０の第１面部３１１ａが荷重の入力方向に沿ってフレーム本体３１０の内方側へ変形し、この変形に伴って該第１面部３１１ａに隣接する第３面部３１１ｂ、３１２ｂがフレーム本体３１０の外方側に膨らんで面外変形を生じ得るが、フレーム本体３１０の第１面部３１１ａの内方側への変形及び該変形に伴って生じる第３面部３１１ｂ、３１２ｂの面外変形の起点となり得るフレーム本体３１０の角部３１０ａを樹脂体３２０によって補強することにより、フレーム本体３１０の第１面部３１１ａの内方側への変形及び該変形に伴って生じる第３面部３１１ｂ、３１２ｂの面外変形を抑制し、フレーム本体３１０の曲げ剛性を効果的に高めていると考えられる。
【００４３】
更に、第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に合致して当接される脚部３２１ｂを備えた２つの本体部３２１が、フレーム本体３１０内部の両側の第３面部３１１ｂ、３１２ｂ寄りにそれぞれ配設されていると共に、脚部３２１ｂのフレーム本体３１０内方側の辺部３２１ｃが、第１面部３１１ａ側から第２面部３１２ａに向かうに従って離反するように設けられていることにより、樹脂体３２０に伝達された荷重を第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に伝達して第２面部３１２ａを第３面部３１１ｂ、３１２ｂ側に引っ張り、第２面部３１２ａがフレーム本体３１０の内方側へ変位することを抑制し、フレーム本体３１０の曲げ剛性を高めていると考えられる。
【００４４】
加えて、樹脂体３２０は、２つの本体部３２１の脚部３２１ｂのフレーム本体３１０内方側の辺部３２１ｃが第１面部３１１ａ側から第２面部３１２ａに向かうに従って離反するように設けられていることにより、フレーム本体３１０の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分である空間部３２５を肉抜きして軽量化を図っていると考えられる。
【００４５】
また、本体部３２１は、第３面部３１１ｂ、３１２ｂ側における第１面部３１１ａと第２面部３１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部３２１ｄが設けられ、本体部３２１と第３面部３１１ｂ、３１２ｂとの間に空隙部３２２が形成されることにより、フレーム本体３１０の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分である空隙部３２２を肉抜きして更なる軽量化を図っていると考えられる。
【００４６】
なお、前記解析では、本体部３２１は第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に合致して当接させた場合においても、本体部３２１に伝達された荷重を第３面部３１１ｂ、３１２ｂの第２面部３１２ａ側に伝達してフレーム本体３１０の第２面部３１２ａを第３面部３１１ｂ、３１２ｂ側に引っ張り、フレーム本体３１０の曲げ剛性を効果的に高めることができるものと考えられる。
【００４７】
そこで、前記解析結果より、フレーム本体に樹脂体を内蔵したフレーム構造において、フレーム本体の第１面部と第３面部との間の角部に合致して接着結合される基部と、該基部から第３面部に略沿って第２面部側に延び、先端が第３面部の第２面部側に合致して当接される脚部とを備えた２つの本体部を有するように樹脂体を形成し、２つの本体部をフレーム本体内部の両側の第３面部寄りにそれぞれ配設させると共に、２つの本体部の脚部のフレーム本体内方側の辺部を第１面部側から第２面部に向かうに従って離反するように設けることで、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができるものと考えられる。
【００４８】
以下、本発明の実施形態に係るフレーム構造について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図であり、図２は、図１に示すフレーム構造の要部を拡大して示す要部拡大図、図３は、図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿ったフレーム構造の断面図である。なお、図１及び図２では、フレーム本体に内蔵した樹脂体を明瞭に図示するため、フレーム本体を一点鎖線で示し、これを透過状態で示している。
【００４９】
図１から図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係るフレーム構造１は、断面略矩形に形成された管状のフレーム本体１０と、フレーム本体１０を補強するためにフレーム本体１０に内蔵された樹脂体２０とを有している。
【００５０】
フレーム本体１０は、鋼板などの金属製の板状素材を断面ハット状にプレス加工して得られる第１の板状部材１１と第２の板状部材１２とから構成されている。板状部材１１、１２はそれぞれ、略平面状に形成される底面部１１ａ、１２ａと、底面部１１ａ、１２ａの両側において略垂直方向に延びる側面部１１ｂ、１２ｂと、側面部１１ｂ、１２ｂから略直角方向に外側に延びるフランジ部１１ｃ、１２ｃを備え、フランジ部１１ｃとフランジ部１２ｃとを重ね合わせて接合することにより断面略矩形の管状に形成されている。
【００５１】
樹脂体２０は、樹脂材料を射出成形等によって成形して得られるものであり、フレーム本体１０を補強するためにフレーム本体１０内部に発泡性接着剤５（図３参照）によって接着結合されて取り付けられている。樹脂体２０は、フレーム本体１０の両側の側面部１１ｂ、１２ｂにそれぞれ略沿ってフレーム本体１０の第１の板状部材１１の底面部１１ａから第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かって延びる２つの本体部２１を備えている。なお、図２では、２つの本体部２１の一方の要部のみを示しているが、他方の本体部２１についても同様に構成されている。
【００５２】
２つの本体部２１は、離間した状態でフレーム本体１０の内部の両側の板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂ寄りにそれぞれ配設され、２つの本体部２１の間に空間部２５が形成されている。また、２つの本体部２１はそれぞれ、板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂの形状に応じて形成され側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って配設される縦壁部２２と、縦壁部２２から略直角方向に延び格子状に配設された板状のリブ２３とを有している。
【００５３】
格子状に配設されたリブ２３は、図３に示すように、縦壁部２２から縦壁部２２と略直交する方向にフレーム本体１０の内方側に延びるように形成されているが、リブ２３は、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうに従って短く形成され、本体部２１は、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうにつれて板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂ側に傾斜するように形成されている。また、格子状のリブ２３は、リブ２３によって形成される開口部２４が四角形状に形成されているが、格子状のリブ２３によって形成される開口部２４を、三角形状、六角形状又は八角形状などのその他の形状に形成することも可能である。
【００５４】
本体部２１はまた、縦壁部２３が側面部１１ｂ、１２ｂに発泡性接着剤５によって接着結合されるとともに、リブ２３の第１の板状部材１１の底面部１１ａ側が底面部１１ａに沿って配設され底面部１１ａに発泡性接着剤５によって接着結合され、リブ２３の第２の板状部材１２の底面部１２ａ側が底面部１２ａに沿って配設され底面部１２ａに発泡性接着剤５によって接着結合され、フレーム本体１０の角部１０ａ、１０ｂにそれぞれ合致して接着結合されている。
【００５５】
このようにして、２つの本体部２１は、底面部１１ａと側面部１１ｂとの間に形成される角部１０ａに合致して該角部１０ａ内面に接着結合される基部２１ａと、基部２１ａから側面部１１ｂと側面部１２ｂに略沿って底面部１２ａ側に延び、先端が側面部１１ｂと側面部１２ｂの底面部１２ａ側を含む底面部１２ａと側面部１２ｂとの間に形成される角部１０ｂに合致して当接される脚部２１ｂとを備え、フレーム本体１０内部の両側の側面部１１ｂ、１２ｂ寄りにそれぞれ配設されると共に、２つの本体部２１の脚部２１ｂのフレーム本体１０内方側の辺部２１ｃが、底面部１１ａ側から底面部１２ａに向かうに従って離反するように設けられている。
【００５６】
このようにして構成されるフレーム構造１では、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材１１の底面部１１ａが対向するように配置される。これにより、外部から曲げ荷重が作用する時に、第１の板状部材１１の底面部１１ａに圧縮方向の力が作用し、第２の板状部材１２の底面部１２ａに引張方向の力が作用することとなる。
【００５７】
なお、本実施形態では、本体部２１は、側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接させるようにすることも可能である。
【００５８】
このように、本発明の第１の実施形態に係るフレーム構造１では、樹脂体２０は、角部１０ａに合致して該角部１０ａ内面に接着結合される基部２１ａと、該基部２１ａから第１及び第２の板状部材１１、１２の側面部１１ｂ及び１２ｂに略沿って第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に延び、先端が側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に合致して当接される脚部２１ｂとを備えた２つの本体部２１を有することにより、外部から曲げ荷重が作用した時に底面部１１ａに入力される荷重が角部１０ａを通じて側面部１１ｂ、１２ｂに伝達される際に、樹脂体２０にも伝達して該荷重を分散させることができるので、フレーム本体１０の曲げ剛性を高めることができる。
【００５９】
また、外部から曲げ荷重が作用した時にフレーム本体１０の第１の板状部材１１の底面部１１ａの内方側への変形及び該変形に伴って生じる板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂの面外変形の起点となり得る角部１０ａを樹脂体２０によって補強することができるので、第１の板状部材１１の底面部１１ａの内方側への変形及び該変形に伴って生じる第１及び第２の板状部材１１及び１２の側面部１１ｂ及び１２ｂの面外変形を抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ剛性を高めることができる。
【００６０】
更に、板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に合致して当接される脚部２１ｂを備えた２つの本体部２１が、フレーム本体１０内部の両側の側面部１１ｂ、１２ｂ寄りにそれぞれ配設されていると共に、２つの本体部２１の脚部２１ｂのフレーム本体１０内方側の辺部２１ｃが、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうに従って離反するように設けられていることにより、樹脂体２０に伝達された荷重を側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に伝達して底面部１２ａを側面部１１ｂ、１２ｂ側に引っ張ることができるので、底面部１２ａがフレーム本体１０の内方側へ変位することを抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ剛性を高めることができる。
【００６１】
加えて、樹脂体２０は、２つの本体部２１の脚部２１ｂのフレーム本体１０内方側の辺部２１ｃが、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうに従って離反するように設けられていることにより、フレーム本体１０の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分である空間部２５を肉抜きして軽量化を図ることができるので、軽量化を図りつつフレーム本体１０の曲げ剛性を向上させることができる。また更に、樹脂体２０は、格子状のリブ２３を備えて構成されていることにより更なる軽量化を図ることができる。
【００６２】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図であり、図５は、図４に示すフレーム構造の要部を拡大して示す要部拡大図、図６は、図４におけるＹ６−Ｙ６線に沿ったフレーム構造の断面図である。なお、図４及び図５では、フレーム本体を一点鎖線で示し、これを透過状態で示している。また、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものついては同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図４から図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係るフレーム構造３１は、フレーム構造１と同様に、フレーム本体１０に樹脂体４０が内蔵され、樹脂体４０は、角部１０ａに合致して角部１０ａ内面に発泡性接着剤３５によって接着結合される基部４１ａと、基部４１ａから側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に延び、先端が側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に合致して発泡性接着剤３５によって接着結合される脚部４１ｂとを備えた２つの本体部４１を有している。なお、図５では、２つの本体部４１の一方の要部のみを示しているが、他方の本体部４１についても同様に構成されている。
【００６４】
２つの本体部４１は、離間した状態で両側の側面部１１ｂ、１２ｂ寄りにそれぞれ配設され、２つの本体部４１の間に空間部２５が形成されている。また、２つの本体部４１はそれぞれ、板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂの形状に応じて形成され側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って配設される縦壁部４２と、縦壁部４２から略直角方向に延び格子状に配設された板状のリブ２３とを有している。
【００６５】
本体部４１においても、リブ２３は、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうに従って短く形成され、本体部４１は、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうにつれて板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂ側に傾斜するように形成され、２つの本体部４１の脚部４１ｂのフレーム本体１０内方側の辺部４１ｃが、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側から第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かうに従って離反するように設けられている。
【００６６】
しかしながら、フレーム構造３１では、縦壁部４２は、第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部がフレーム本体１０の内方側に凹状に窪んで形成されており、本体部４１はそれぞれ、側面部１１ｂ、１２ｂ側における第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部４２ａが設けられ、本体部４１と板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂ、具体的には第１の板状部材１１の側面部１１ｂとの間に空隙部４２ｂが形成されている。
【００６７】
なお、フレーム構造３１においても、本体部４１は、側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接させるようにすることも可能である。
【００６８】
このように構成されるフレーム構造３１においても、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材１１の底面部１１ａが対向するように配置される。これにより、フレーム構造１と同様に、軽量化を図りつつフレーム本体１０の曲げ剛性を向上させることができる。
【００６９】
また、フレーム構造３１では、本体部４１は、側面部１１ｂ、１２ｂ側における第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部４２ａが設けられ、本体部４１と側面部１１ｂ、１２ｂとの間に空隙部４２ｂが形成されていることにより、フレーム本体１０の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分である空隙部４２ｂを肉抜きして更なる軽量化を図ることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００７０】
図７は、本発明の第３の実施形態に係るフレーム構造を示す概略斜視図であり、図８は、図７に示すフレーム構造をＹ８−Ｙ８線に沿った断面で切断した図、図９は、図７におけるＹ９−Ｙ９線に沿ったフレーム構造の断面図である。なお、図７及び図８では、フレーム本体を一点鎖線で示し、これを透過状態で示している。また、第３の実施形態において、第２の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
図７から図９に示すように、本発明の第３の実施形態に係るフレーム構造５１は、フレーム構造３１と同様に、フレーム本体１０に樹脂体６０が内蔵され、樹脂体６０は、角部１０ａに合致して角部１０ａ内面に発泡性接着剤３５によって接着結合される基部６１ａと、基部６１ａから側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に延び、先端が側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に合致して発泡性接着剤３５によって接着結合される脚部６１ｂとを備えた２つの本体部６１を有しているが、樹脂体６０はさらに、２つの本体部６１を連結する連結部６７を備えている。
【００７２】
フレーム構造５１では、樹脂体６０は、第１の板状部材１１の底面部１１ａの形状に応じて形成され底面部１１ａに略沿って配設される底壁部６６と、底壁部６６に結合されるとともに板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂの形状に応じて形成され側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って配設される縦壁部６２とを備えている。
【００７３】
底壁部６６は、第１の板状部材１１の底面部１１ａに発泡性接着剤３５によって接着結合され、フレーム本体１０の長手方向と直交しフレーム本体１０を横切る方向における両側の側面部１１ｂ、１２ｂの間の中央部がフレーム本体１０の内方側に凹状に窪んで形成され、凹状に窪んだ底面部６６ａが第１の板状部材１１の底面部１１ａから離間した状態で第１の板状部材１１の底面部１１ａに略沿って延びている。
【００７４】
また、底壁部６６には、底壁部６６から略直角方向に延びる格子状に配設されたリブ６３が設けられ、格子状に配設されたリブ６３は、側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って平行にフレーム本体１０の長手方向に延びる複数の板状の縦リブ６３ａと、フレーム本体１０を横切る方向に延びる複数の板状の横リブ６３ｂとを有している。
【００７５】
複数の縦リブ６３ａと複数の横リブ６３ｂはそれぞれ平行に設けられ、縦リブ６３ａと横リブ６３ｂとは互いに直角に結合されている。これにより、縦リブ６３ａと横リブ６３ｂとによって、第１の板状部材１１の底面部１１ａから第２の板状部材１２の底面部１２ａに向かう方向に開口する開口部６４が四角形状に形成されている。
【００７６】
また、複数の縦リブ６３ａは、フレーム本体１０を横切る方向における両側の側面部１１ｂ、１２ｂの間の中央部において短く形成され、該中央部ではその先端が第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の中間位置よりも第１の板状部材１１の底面部１１ａ側に位置するように形成され、該中央部から両側の側面部１１ｂ、１２ｂ側では、側面部１１ｂ、１２ｂに向かうにつれて長く形成され、最も側面部１１ｂ、１２ｂ側では第２の板状部材１２の底面部１２ａまで延びるように形成されている。
【００７７】
複数の横リブ６３ｂもまた、フレーム本体１０を横切る方向における両側の側面部１１ｂ、１２ｂの間の中央部において短く形成され、該中央部ではその先端が第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の中間位置よりも第１の板状部材１１の底面部１１ａ側に位置するように形成され、該中央部から両側の側面部１１ｂ、１２ｂ側では、側面部１１ｂ、１２ｂに向かうにつれて長く形成され、最も側面部１１ｂ、１２ｂ側の縦リブ６３ａと結合される部分では第２の板状部材１２の底面部１２ａまで延びるように形成されている。
【００７８】
複数の横リブ６３ｂはさらに、最も側面部１１ｂ、１２ｂ側の縦リブ６３ａよりも側面部１１ｂ、１２ｂ側に延びて縦壁部６２に結合されるとともに、側面部１１ｂ、１２ｂ側における第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部が凹状に窪んで形成されている。
【００７９】
横リブ６３ｂと結合される縦壁部６２は、第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部が分断されて形成され、第１の板状部材１１の底面部１１ａ側が第１の板状部材１１の側面部１１ｂに発泡性接着剤３５によって接着結合され、第２の板状部材１２の底面部１２ａ側が第１の板状部材１１の側面部１１ｂに発泡性接着剤３５によって接着結合されている。
【００８０】
このようにして、樹脂体６０では、板状部材１１、１２の側面部１１ａ、１２ａ側における第１の板状部材１１の底面部１１ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部６２ａが設けられ、板状部材１１、１２の側面部１１ｂ、１２ｂ、具体的には第１の板状部材１１の側面部１１ｂとの間に空隙部６２ｂが形成されている。
【００８１】
また、樹脂体６０では、これら底壁部６６と縦壁部６２とリブ６３とが一体的に成形され、２つの本体部６１が、底壁部６６における凹状に窪んだ底面部６６ａの側面部１１ｂ、１２ｂ側と、縦壁部６２と、リブ６３における両側の側面部１１ｂ、１２ｂの間の中央部から側面部１１ｂ、１２ｂ側とによって形成され、連結部６７が、底壁部６６における凹状に窪んだ底面部６６ａと、リブ６３における両側の側面部１１ｂ、１２ｂの間の中央部とによって形成されている。
【００８２】
これにより、前述したように、本体部６１は、角部１０ａに合致して角部１０ａ内面に発泡性接着剤３５によって接着結合される基部６１ａと、基部６１ａから側面部１１ｂ、１２ｂに略沿って第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に延び、先端が側面部１１ｂ、１２ｂの底面部１２ａ側に合致して接着結合される脚部６１ｂとを備え、フレーム本体１０内部の両側の側面部１１ｂ、１２ｂ寄りにそれぞれ配設されると共に、２つの本体部６１の脚部６１ｂのフレーム本体１０内方側の辺部６１ｃが、底面部１１ａ側から底面部１２ａに向かうに従って離反するように設けられ、また、側面部１１ｂ、１２ｂ側における底面部１１ａと底面部１２ａとの間の略中央部に凹状に窪む凹部６２ａが設けられ、本体部６１と側面部１１ｂ、１２ｂとの間に空隙部６２ｂが形成されている。
【００８３】
また、連結部６７は、２つの本体部６１を連結し、第１の板状部材１１の底面部１１ａと離間した状態で第１の板状部材１１の底面部１１ａ側に配設されている。また、連結部６７は、離間した状態で設けられる２つの本体部６１の間に形成される空間部６５を第１の板状部材１１の底面部１１側の空間部６５ａと第２の板状部材１２の底面部１２ａ側の空間部６５ｂに分割している。
【００８４】
なお、フレーム構造５１においても、本体部６１は、側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく側面部１１ｂ、１２ｂの第２の板状部材１２の底面部１２ａ側に当接させるようにすることも可能である。
【００８５】
このように構成されるフレーム構造５１においても、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材１１の底面部１１ａが対向するように配置される。これにより、フレーム構造３１と同様に、軽量化を図りつつフレーム本体１０の曲げ剛性を向上させることができる。また、フレーム本体１０の曲げ剛性の向上に余り寄与しない部分である空隙部６２ｂを肉抜きして更なる軽量化を図ることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００８６】
さらに、樹脂体６０は、２つの本体部６１を連結するとともに２つの本体部６１と一体的に成形される連結部６７をさらに備え、連結部６７は、第１の板状部材１１の底面部１１ａと離間した状態で第１の板状部材１１の底面部１２ａ寄りに配設されていることにより、外部から曲げ荷重が作用する時に２つの本体部６１がフレーム本体１０の内方側に倒れることを抑制することができ、フレーム本体１０の曲げ剛性を更に向上させることができる。また、樹脂体６０は、２つの本体部６１と連結部６７とが一体的に成形されることにより、樹脂体６０の成形やフレーム本体１０内への取付作業を容易に行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００８７】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るフレーム構造を示す断面図である。なお、第４の実施形態は、第２の実施形態とフレーム本体の形状が異なるものであり、第２の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１０に示すように、本発明の第４の実施形態に係るフレーム構造７１は、第２の実施形態に係るフレーム構造３１と同様に、フレーム本体７０に樹脂体４０が内蔵されているが、フレーム本体７０は、断面ハット状に形成された第１の板状部材７１と、略平面状に形成された第２の板状部材７２とから構成されている。
【００８９】
第１の板状部材７１は、略平面状に形成される底面部７１ａと、底面部７１ａの両側において略垂直方向に延びる側面部７１ｂと、側面部７１ｂから略直角方向に外側に延びるフランジ部７１ｃを備え、第２の板状部材７２は、略平面状に形成される平面部７２ａを備え、第１の板状部材７１のフランジ部７１ｃを第２の板状部材１２の平面部１２ａに当接させて接合することにより、フレーム本体７０が断面矩形の管状に形成されている。
【００９０】
フレーム構造７１においても、樹脂体４０の２つの本体部４１は、第１の板状部材７１の底面部７１ａと第１の板状部材７１の側面部７１ｂとの間にそれぞれ形成される両側の角部７０ａに合致して角部７０ａ内面に接着結合される基部４１ａと、基部４１ａから側面部７１ｂに略沿って第２の板状部材１２の平面部７２ａ側に延び、先端が側面部７１ｂの平面部７２ａ側に合致して接着結合される脚部４１ｂとを備えた２つの本体部４１を有し、２つの本体部４１が、フレーム本体７０内部の両側の側面部７１ｂ寄りにそれぞれ配設されていると共に、２つの本体部４１の脚部４１ｂのフレーム本体７０内方側の辺部４１ｃが、底面部７１ａ側から平面部７２ａに向かうに従って離反するように設けられている。
【００９１】
なお、フレーム構造７１においても、本体部４１は、側面部７１ｂの第２の板状部材７２の平面部７２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく側面部７１ｂの第２の板状部材７２の平面部７２ａ側に当接させるようにすることも可能である。
【００９２】
このように構成されるフレーム構造７１においても、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材７１の底面部７１ａが対向するように配置される。これにより、フレーム構造３１と同様に、軽量化を図りつつフレーム本体７０の曲げ剛性を向上させることができる。
【００９３】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るフレーム構造を示す断面図である。なお、第５の実施形態は、第２の実施形態とフレーム本体の形状が異なるものであり、第２の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては同一符号を付して説明を省略する。
【００９４】
図１１に示すように、本発明の第５の実施形態に係るフレーム構造９１は、第２の実施形態に係るフレーム構造３１と同様に、フレーム本体９０に樹脂体４０が内蔵されているが、フレーム本体９０は、略平面状に形成された第１の板状部材９１と、断面ハット状に形成された第２の板状部材９２とから構成されている。
【００９５】
第１の板状部材９１は、略平面状に形成される平面部９１ａを備え、第２の板状部材９２は、略平面状に形成される底面部９２ａと、底面部９２ａの両側において略垂直方向に延びる側面部９２ｂと、側面部９２ｂから略直角方向に外側に延びるフランジ部９２ｃとを備え、第２の板状部材９２のフランジ部９２ｃを第１の板状部材９１の平面部９１ａに当接させて接合することにより、フレーム本体９０が断面矩形の管状に形成されている。
【００９６】
フレーム構造９１においても、樹脂体４０の２つの本体部４１は、第１の板状部材９１の平面部９１ａと第２の板状部材９２の側面部９２ｂとの間にそれぞれ形成される両側の角部９０ａに合致して角部９０ａ内面に接着結合される基部４１ａと、基部４１ａから側面部９１ｂに略沿って第２の板状部材９２の底面部９２ａ側に延び、先端が側面部９２ｂの底面部９２ａ側に合致して接着結合される脚部４１ｂとを備えた２つの本体部４１を有し、２つの本体部４１が、フレーム本体９０内部の両側の側面部９１ｂ寄りにそれぞれ配設されていると共に、２つの本体部４１の脚部４１ｂのフレーム本体９０内方側の辺部４１ｃが、平面部９１ａ側から底面部９２ａに向かうに従って離反するように設けられている。
【００９７】
なお、フレーム構造９１においても、本体部４１は、側面部９２ｂの第２の板状部材９２の底面部９２ａ側に当接されて接着結合されているが、接着結合することなく側面部９２ｂの底面部９２ａ側に当接させるようにすることも可能である。
【００９８】
このように構成されるフレーム構造９１においても、外部から曲げ荷重が入力されることが想定される方向に第１の板状部材９１の平面部９１ａが対向するように配置される。これにより、フレーム構造３１と同様に、軽量化を図りつつフレーム本体９０の曲げ剛性を向上させることができる。
【００９９】
なお、第１の実施形態から第３の実施形態では、第１の板状部材１１の底面部１１ａ、第２の板状部材１２の底面部１２ａ及び第１の板状部材１１の側面部１１ｂと第２の板状部材１２の側面部１２ｂがそれぞれ本願請求項に記載される第１面部、第２面部及び第３面部に相当し、第４の実施形態では、第１の板状部材７１の底面部７１ａ、第２の板状部材７２の平面部７２ａ及び第１の板状部材７１の側面部７１ｂがそれぞれ本願請求項に記載される第１面部、第２面部及び第３面部に相当し、第５の実施形態では、第１の板状部材９１の平面部９１ａ、第２の板状部材９２の底面部９２ａ及び第２の板状部材９２の側面部９２ｂがそれぞれ本願請求項に記載される第１面部、第２面部及び第３面部に相当する。
【０１００】
本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、第４の実施形態や第５の実施形態に係るフレーム構造のフレーム本体に、第１の実施形態に係るフレーム構造の樹脂体を内蔵させたり、第３の実施形態に係るフレーム構造の樹脂体を内蔵させたりすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、管状の金属製フレーム本体の内部に樹脂体を内蔵し、軽量化を図りつつフレーム本体の曲げ剛性を向上させることができるフレーム構造を提供することができ、例えばサイドピラーやサイドシルなどの車体の一部を構成する車両用フレームに広く利用される可能性がある。
【符号の説明】
【０１０２】
１、３１、５１、７１、９１、３００  フレーム構造
１０、７０、９０、２００、３１０  フレーム本体
１０ａ、１０ｂ、７０ａ、９０ａ、２００ｄ、２００ｅ  角部
１１ａ、７１ａ、９１ａ  第１面部
１１ｂ、１２ｂ、７１ｂ、９２ａ  第３面部
１２ａ、７２ａ、９２ａ  第２面部
２０、４０、６０  樹脂体
２１、４１、６１  本体部
２１ａ、４１ａ、６１ａ  基部
２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ  脚部
２１ｃ、４１ｃ、６１ｃ  辺部
４２ａ、６２ａ、  凹部
４２ｂ、６２ｂ  空隙部
６７  連結部
【図１】
0005556306.tif 000002
【図２】
0005556306.tif 000003
【図３】
0005556306.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１３】
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